摘要      从链篦机主要部件的结构、材质、线膨胀及相关构件的公差等，详细讨论了该机在热工状态下链条的啮合问题。

关键词 链篦机   链条   啮合

1  前  言  

           链篦机一回转窑一环冷机是一种联合机组，在酸性球团焙烧工艺中，干燥、预热、焙烧、冷却在不同的设备上进行，即生球的干燥和预热在链篦机上进行，预热的球在回转窑内高温固结，焙烧好的球在环冷机中冷却。链篦机从某种意义上讲是一个热交换器，预热提高球的机械强度。链篦机机体主要是由六条牵引链条，许多排篦板，侧部挡板，链板轴，多个托轮等组成。链篦机由双边驱动，依次通过三段四室式预热，温度从常温到 300℃、500 ℃、700℃、l 000℃进行变化。在热工状态下，链篦机的链条、篦板要在变化温度中运行，最高温度可达700℃，齿板与链条的啮合，受材料线性膨胀的影响，出现链条爬上齿顶，篦床出现跑

偏现象，给生产带来相当大的影响。为此，对篦床在热工状态的情况进行定量分析，找出影响跑偏的原因，对常规设计进行修正，充分考虑高温的伸缩性与低温公差配合的问题。在保证链条在热工状态下正常啮合的同时，也注意在低温下出现跑偏的问题，为公差配合找到较好的综合点，满足生产的实际需求，下面就武钢程潮铁矿4×30 m链篦机在热工状态下出现链条啮合不稳定现象进行分析。

2   4×30 m链篦机原始数据

  链篦机有效面积：120 m²

  生球粒度：8～16 mm

  料层厚度：180一220 mm

  正常处理能力：168 t／h

  调速范围：0．768～2．304 m／min为低速重载型

  正常机速：1．515 m／min

  生球停留时间：20 min

  链篦机预热段烟罩温度： 700—1000℃

  抽干段烟罩温度I：500—700℃

  抽干段烟罩温度Ⅱ：300～500℃

  鼓干段：250～300℃

  尾轮及下篦床处在露天常温下。

  链节排数：6排

  头轮节圆直径：Ø1025．17 mm

  头轮齿数：16个

  链节节距：200 mm

  驱动方式：两侧驱动

  托辊间距：570 mm

  由于有生球的阻挡作用，篦床在正常情况下温度一般在700℃左右，所以我们设定篦床最高温度为700℃。

3  篦床的结构、主要参数及线膨胀

  链篦机的运行部件主要由链条、篦板、定距管、小轴、侧部挡板及轴挡环等组成。篦床两端与滑道接触，与上罩及侧密封形成密室，篦床在主轴处，齿板与链条啮合下，由主轴带动在密室中运动。上下篦床由若干托辊托着，保证篦床灵活运动，每根托辊上有六个轮支撑着六根链条，其中有两个是牙轮与链条啮合，牙轮的齿形与主轴的牙板齿形一样，牙轮在上篦床呈人字形分布，以限制链条的左右游动，防止链条跑偏，保证齿轮啮合，示意于图l。

4            部件的长度及材质

    部件的长度及材质列于表1，不同温度下的伸长量列于表2。

    线膨胀公式：△L=α·L·△T。

    △T一高温与常温的长度差

    α一线膨胀系数

    L一部件的长度

    △T一高温与常温的差值

    小轴、链节由于材质的组成与定距管的比较接近，所以比照定距管材质的线膨胀系数计算。

       主齿板由于材质的组成与3Crl3的比较接近，所以比照3Crl3材质的膨胀系数计算。

       主轴由于材质的组成与铬钢比较接近，所以比照铬钢的线膨胀系数计算。由于主轴采用水冷方式进行冷却，又由于有保温衬的作用，对它的温度采用中间值来进行考虑，即温度是最高值的一半。

       因为在高温处都是采用耐热材料保证机械强度，在相同温度下，线膨胀主要与长度关系比较密切，通过对不同温度的比较，可以得出结论：越长的物件伸长越长。

    通过对不同温度的比较，小轴和定距管伸长量最大，影响也最大。

    在篦床上由于小轴和定距管的伸长，改变了链节排距之间的距离，使得主齿板与链条的啮合发生了相对改变。小轴伸长了51．9 mm，使得链条横向上有了51．9 mm的间隙，而定距管8 mm的伸长量，推动了链距横向移动，改变了齿板与链节之间的距离，伸长量为8 mm，超了齿板与链节之间的间隙4 mm，横向多移动了4 mm。从而使链条骑到齿顶上，不能正确啮合。这也就是链条在高温中出现跑偏的主要原因之一。为了保证在高温中不出现顶齿现象，我们对定距管进行处理以满足啮合的需要，即把定距管的长度646 mm切掉8 mm，补偿高温时的伸长量，以保主齿板与链条的啮合要求。同样上篦床的牙轮与主轴齿板也照此处理，满足了主轴的需要也就满足了上篦床牙轮的要求。针对小轴的伸长，对滑道进行处理，去掉限位筋，加大与小轴之间的间隙使之变为70 mm，满足了小轴伸长的需要，同时对头轮水冷梁间距进行校验，防止链条的侧挡板与之摩擦。因小轴的伸长，在一定的范围内小量移动，这样齿与链侧挡板不能很好定位，发生倾斜，通过实际检验，很好地解除了顶齿及擦帮现象，在预热段烟罩温度为900℃时运行良好。由于定距管减少了8mm，一根小轴上有5根定距管，在小轴上就有40 mm的窜动量。这样在常温中链条有间隙，怎样保证在有间隙的情况下，齿与链条的顺利啮合，又出现新的问题。下面就相关部位的间隙作个比较。

5  篦床相关构件的公差

篦床相关结构的公差列于表3。

  在冷态中，我们对相关的配合进行分析，链节排距与定距管(切后)之间有间隙，链条在小轴上有窜动，链条的定位就只能靠主轴齿板和上托辊上的牙轮进行定位，以保证链条的顺利啮合。而在链篦机尾部由于最后一组上托辊最外的牙轮与链条的啮合，限制了链条只能在条槽，配合就不顺利，出现齿进不了槽的现象，为了保证进槽顺利，我们对齿型进行修正，以满足进齿的需要，同时也要让齿有定位的作用，以防链条跑偏。怎样修齿呢，下面就定量分析：

    在冷态时，齿与槽的均匀间隙为2 mm

    在热态700℃时，齿与槽的间隙主齿间距△L_l=3．0 mm；主齿板△L₂=0．33 mm；链节△L₃=1．64 mm。△L₁+△L₂一△L₃=1．69<2 mm间隙满足要求，在热态中与冷态一样间隙在许可范围内。所以齿根不需要进行厚薄处理。

    小轴伸长51．9 mm在热态中，冷态中定距管留有40 mm的间隙。

    51．9+40一8．17×5—6×1．64=41．2lmm

    与冷态中的间隙40 mm相差不大，只要保证侧密封与小轴不摩擦就可以，而这当中的间隙各有70 mm，满足了小轴伸长的需要，检查头、尾密封板之间的间隙，对其间的距离进行校核，两边的间隙保证40 mm，以防小轴及侧挡板游动时与密封板之间摩擦，发生卡坏现象。

    主轴的齿板和上托辊牙轮齿根要定位，而齿顶与游动链条不易啮合，我们要对齿顶进行修正。由于上托辊的间距两根之间的距离570 mm，链节节距为200 mm，链节之间的间隙为4 mm，在运行的过程中链节偏离的最大距离为：

    570÷200×4=11．4 mm。

    为了保证齿与链条的顺利啮合，我们要把齿顶进行修正，把32 mm的厚齿进行打薄，以利齿不出现顶链现象。即把齿切薄为20mm<32—11．4=20．6 mm。也就是把齿顶两边均匀打薄6 mm。同时对拉紧重锤进行调整，保证链篦机尾部最后的一组上托辊最外的牙轮与链条的平衡啮合，防止链条的横向移动出现错位。通过实际检验，链篦机走合比较平稳，满足了高低温的需要。链条实现了正常啮合。为了防止上托辊最外的牙轮与链条的配合不顺，出现与上压板顶住的现象，我们只保留最后一根托辊上的最外的牙轮，其它的最外的牙轮不要。同时对主轴最外的两个牙型进行修正，靠中心线的一边多修3 mm，以利齿的啮合。

  在纵向链条的走合中，齿与链节的啮合节圆上有空间，留有足够的间隙，保证齿与链的重合，所以不考虑纵向的公差配合。但在最后的托轮齿型上，我们把纵向不受力的齿面进行处理，把弧面顶角变为圆角，防止有链条顶起现象，破坏上压板。

  通过实际运行，我们发现由于定距管的切割，影响篦板的翻转，出现定距管卡住篦板，不能翻转的现象。篦板与篦板及与链条之间的间隙都为2 mm，而定距管的切割量8 mm大于篦板之间的间隙之和6 mm，主要原因是篦板的衬筋2 mm正好卡住，在实际中我们对篦板采用把衬筋加焊的方式防止卡住。

  鉴于实际的情况与理论的计算我们认为：

  (1)定距管选用其它材质如15CrMn，它的线膨胀小，定距管与链节的间隙可以保留为4 mm左右，这样既保证热态的间隙，又不会卡篦板。同时对篦板的筋加宽以加大接触面，防止被卡不翻转。

    (2)主齿板与牙轮的齿形，在横向上对齿尖进行处理，在纵向上进行齿型处理，横向上齿尖厚度与链槽的槽口每边保证间隙7～11 mm，通过大的导人间隙，让齿顺利进入链条中，对链也有拨正防偏作用。对纵向上的齿弧面进行处理，把弧面顶角变为圆角，以利于齿的啮合不顶链，对齿的强度没有大的影响，也不影响齿的分度圆与链节啮合面的重合，反而有利高温的纵向间隙。主轴最外的两齿齿尖要小一些，多留间隙以利啮合。建议设计时不再将上托轮的最外两轮设计为牙轮，对尾轮我们建议把托轮改为牙轮的方式，通过尾部张紧轮的调节作用，可以很好地防止链条的跑偏。对篦床的走合很有利。

  (3)链节的联接间隙，直接影响齿尖的厚度，在配合许可的前提下，我们认为间隙值定为2 mm，既利于齿的强度，又利于防止跑偏。同时把链槽口的间距加大，让齿有大的导入角，但链根处与齿的间距留2 mm，以保定位。

    (4)上托辊在高温处的游动，在轴承座一处定位，一处游动，以防轴的随意窜动。

    相关的链篦机在热态中整体的伸长、与风管的联接、侧密封压盖的结构，和小轴的伸长影响链篦机的侧挡板运行，我们不在这里论述。

                                                                                                                                                                                (武钢矿业公司)